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星型發動機
來源:互聯網

星型發動機(radial engine)是指將氣缸排列成放射狀的發動機,是一種氣缸環繞曲軸排列的一種往復式內燃機。星型發動機的主要構造包括:氣缸、活塞、主副連桿、減速器、曲軸、氣門結構和機匣等。

星型發動機具有各缸散熱均勻、發動機整體長度較短小、曲軸結構簡單、加工精度容易保證以及維修便利等優點,被廣泛應用于通用航空領域,包括工業、農業、林業、漁業建筑業等。

星型發動機在第二次世界大戰中是計劃裝用在陸軍的快速上的。星形發動機最早源于法國,星形發動機現在幾乎不見蹤影,但是在第一次世界大戰中爆發性發展起來。到1960年年末,歐洲開始生產大型星型發動機。制造了有限的幾個“Zvezda”柴油船舶發動機。制造新靜態發動機的生產商有俄羅斯的Vedemeyev和蘇霍伊航空集團發動機公司,以及澳大利亞的Rotec工程公司。

歷史沿革

星型發動機在二戰中是計劃裝用在陸軍的快速登陸艇上的。星形發動機最早源于法國,星形發動機現在幾乎不見蹤影,但是在一次大戰中爆發性發展起來,即使到了二戰時期,主要的航空發動機大致分為空冷星型(用空氣冷卻的星型發動機)和液冷V型(靠水或冷卻液冷卻的氣缸布置成V型的發動機)。到了大戰末期,在大功率范疇里,空冷星型獨領風騷。在戰后的一段時間里,它與噴氣發動機并駕齊驅了好一陣子。但是由于除了飛機以外的其它使用場合已不需要這么大功率的發動機,此外匹配也較不方便,因此就毫不猶豫地舍棄了。到1960年年末,歐洲開始生產大型星型發動機。蘇聯制造了有限的幾個“Zvezda”柴油船舶發動機。它有6行,每行星型排布7個氣缸,共計42個氣缸。該型發動機可在2500r/m(轉/分鐘)產生4500kW(6000hp)(千瓦)功率。為特種飛機制造了各種小功率發動機的公司包括Jacohbs,Lycoming,Continental,Wright和Warnerre-fabricated等。近來,制造新靜態發動機的生產商還有俄羅斯的Vedemeyev和Sukhoi發動機公司,以及澳大利亞的Rotec工程公司。

構造

星型發動機的主要構造包括:氣缸、活塞、主副連桿、減速器、曲軸、氣門結構和機匣等。其中,主副連桿結構是星型活塞發動機的重要零部件之一。在星型發動機結構中,曲軸是星型發動機對外輸出功率的關鍵部件。而連桿的重要作用就是連接活塞和曲軸,從而將活塞的往復運動轉換成為曲軸的旋轉運動。星型發動機上基本上用的主副式連桿結構。每一排中有一個汽缸的活塞通過主連桿與曲軸連接,其他汽缸的活塞通過副連桿連接到主連桿上。

工作原理

發動機的工作方向是以主連桿曲軸為中心逆時針旋轉。發動機的點火順序為1,3,5,7,9,2,4,6,8,點火間隔為80°。曲柄連桿機構為主副連桿式曲柄連桿機構,其中第四缸為主氣缸,第四桿為主連桿。發動機的最大轉速n=2950rpm,屬于高速發動機。在高速狀態下,連桿機構中各構件不像在低速狀態所具有的剛性性能,而表現出彈性性能的特征。因此,高速運動的連桿出現彈性變形,這種變形不但對機構的運動特性有影響(運動失真),同時也對失效模式產生較大影響(疲勞破壞)。對于該型發動機,主連桿是主要的功率輸出和受力部件,其疲勞強度是否滿足設計要求,將直接影響發動機的使用壽命。主副曲柄連桿機構在運動過程中,連桿本身的運動是由旋轉運動和往復運動合成的平面復合運動。

特點

優點

星型發動機一個特別發展就是機殼旋轉式發動機。機殼旋轉式發動機的曲軸固定到機體上,發動機機殼帶動螺旋槳旋轉。這種類型的發動機在一次世界大戰時廣泛使用,因為其質量輕,運行平穩,并且具有非常好的冷卻特性。旋轉式發動機工作平穩,在某種程度上是由于活塞不相對于飛機做往復運動,而是沿著圓形軌道運動。機殼旋轉式發動機不適合通用航空的一個主要問題是可靠性極差,同時排氣歧管和汽化燃油-空氣輸送系統布置困難。機殼旋轉式發動機可靠性差主要是由于軍用設計重點是降低質量。但是,即使考慮可靠性問題,機殼旋轉式發動機相對于同時代的水冷直列式發動機,可靠性要差很多。由于沒有排氣歧管,發動機排放物影響嚴重,而且簡陋的燃料供應系統導致燃料效率低和缺乏可控性。

局限性

與相同的直列式,V形或對置式發動機相比,最小類型的星型發動機(三缸和五缸)運行非常不平穩,并且不可靠。

應用領域

星形活塞發動機是航空教練機及個人用小型飛機、競技飛機的主要動力裝置之一。

參考資料 >

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